大数据在教育领域的运用

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第一篇:大数据在教育领域的运用

大数据在教育领域的运用

(贵阳护理职业学院 550081)

摘 要:近些年来大数据被多次提起,2016年2月,贵州获批国内首个大数据综合试验区。省委市委高度重视大数据发展,把大数据作为弯道取直的重要机会。目前大数据已经在诸多领域实现了很多成功应用,但在教育中的应用仍处于探索阶段。本文对大数据发展、数据可靠性、学生管理的痛点、教育大数据的应用进行了梳理。以期在一定程度上带来一些新的思考。最后,本文也指出利用教育大数据的机遇与挑战。

关键词:教育大数据;数据可靠性;大数据运用

(一)什么是大数据

2012年3月,美国奥巴马政府宣布投资 2 亿美元启动 “大数据研究和发展计划”,将“大数据研究”上升为国家意志。同年,联合国全球脉动(UN Global Pulse)组织发布《大数据促发展:机遇与挑战》一文,指出大数据时代已经来临【1】。说到大数据,首先要探讨数据从哪里来,大数据解决了什么?大数据科学的兴起是信息时代的产物。计算机的出现和逐步的普及,信息对整个社会的影响逐步提高到一种绝对重要的地位。信息量,信息传播的速度,信息处理的速度以及应用信息的程度等都以几何级数的方式在增长。这些数据的增长带来了大数据的基础。那么信息时代的成功又靠什么呢?是解决信息的不对称。比如说,马云解决了商家和买家之间的不对称,他让信息变得透明,我们购买到便宜又好的商品,并且还不用跑商场,摸摸手机屏幕就能解决问题。美团、饿了么,同样解决我们?c商家的信息不对称,然而这些都是通过信息技术为载体的,在这些过程中就产生了数据。大数据解决了什么呢?大数据解决了政府数据的不对称,政府握着大量的数据,林林总总包罗万象,里面蕴含着巨大的价值,把各个领域单一并且封闭的条数据整合成一个物理空间或行政区域形成涉及人,物事的各类数据总和的块数据【2】首先可以提高政府的办事效率,其次经过整合的块数据进行分析提炼的数据可以对任意一个行业有指导性的作用。这就是大数据可以解决的事情。

(二)什么样的数据才可靠

上面是大数据的概念,那么我们怎么提取到有用的数据呢?电子科技大学互联网科学中心主任周涛博士向我们提供了如何提取有用数据的方法方式。周涛博士提到,数据分为两种,一种为可控数据,(controllable data)和另外一种行为数据(behavior data)。而可控的数据都是不靠的,因为有人为因素夹杂在里面,真正可靠的是人们的行为数据,行为数据是关于机体的行为和行为发生时环境的观察报告。最早成功的使用行为数据的例子之一是亚马逊,怎么理解行为数据?亚马逊是怎么使用这些数据的呢?简单地说,就是用户在网站上发生的所有行为,如搜索、浏览、打分、点评、加入购物筐、取出购物筐、加入期待列表(Wish List)、购买、使用减价券和退货等。亚马逊通过对这些行为信息的分析和理解,制定对客户的贴心服务及个性化推荐。这就是行为数据所带来价值。并且行为数据不会骗人,通过对行为数据大量采集,并分析,政府可以更好的制定政策来宏观调控市场。不止只在商业方面,行为数据在各个领域都有着很多有价值的方式等着去开发和利用。

(三)教育大数据

教育界说的大数据,多属名词滥用。收集的数据,往往不能和政府人口统计数据那样,涉及成千上万人和多个采集维度。更准确地说,学习数据属分析数据,或者说是“小数据”甚至是数量不大,范围狭窄的“微数据”数据是“大”还是“小”,其实关系不大,关键是我们要用大数据的思维方式去处理这些所获得到的数据,把我们自己手头拿到的微小的条数据整合为可以使用的块数据,通过这些块数据来给学生带来帮助。在教育管理过程中,高校出于自身管理方便和成本的节约而忽视学生正当权益的事情时有发生;部分教职员工的服务意识淡薄,服务能力和水平较低,把较多的精力和时间投入到科研中,对学生缺乏应有的关爱和引导;再者由于学生教育管工作面广量大,与学生利益相关的管理部门众多,因此在解决学生实际问题过程中,出于部门利益的考虑,部门之间经常相互推诿,管理效率低下。因此,高校应积极构建和完善大学生成长成才的服务机制,完善与学生利益的相关政策规章的制定和实施程序,明确和提高教育管理组织的服务职能,培养和提高广大教职员工的服务意识,帮助解决学生在个体发展阶段必然或者可能面临的实际困难,为学生的成长成才创造条件和平台【3】。

例如:大数据思维方式可以预警学生失学风险。高风险学生,是指濒临辍学,转学,退学风险的学生。首先我们要掌握一些信息来判断哪些学生是高风险的学生,具体的信息包括:

1.学生学习情况:如成绩滑坡、出勤、作业、考试、焦虑、学习压力过大等;

2.身体状况,如疾病、缺少睡眠、遭遇虐待或无法完成相关任务;

3.精神问题、如有自杀倾向、情绪低落、失恋、抑郁、压力、焦虑等;

4.生活问题,如家里出现了危机、家人去世朋友去世、经济困难等;

5.专业和职业选择问题,如无法确定专业不适合目前专业等;

6.行为问题,如行为不当、行为对他人造成干扰、语言骚扰、肢体骚扰;

7.退学风险、如考虑转学、因为经济困难无法继续;

想要得到切实可靠的准确信息往往非常的困难,传统的方式往往是发放问卷或者主动询问,首先学生不会认真的去填写,经常避重就轻,人是群居性的生物,往往不会承认自己是异类,所以都会选择看起是“正常人”的选项和回答,这是典型的不可靠的可控数据。其次,拿到的数据还要花时间进行分析,得到结果需要一定的时间,我们无法知道哪些学生是有可能的高危学生。往往不能做到防范于未然,并不能有效的解决问题。所以我们必须通过行为数据来分析问题,然而有些信息我们是可以通过大数据的方法方式来获取的。比如分析刷饭卡的行为数据这一项就可以分析出很多的信息,例如每月饭卡的消费金额,可以判断学生目前经济是否相对宽裕。分析一个时间段的消费次数,可以判断该学生是否有帮他/她的好朋友刷卡,可以作为该学生是否孤独的一个参考项。还有刷卡的成群出现,通常好朋友们都会相约去食堂,所以饭卡号在系统中都是成组,成群出现的。如果总是一个人去吃饭,该学生的饭卡号不出现在任何的好友小组中,基本证明他是孤独的。这样的学生就是高危学生。然而这只是个条数据的基本应用。通过收集这些可靠的数据,建立健全贫困生资助信息数据库,并对数据库中的各项信息不断更新完善,以便动态管理贫困生,实现按需资助【4】。

(五)总结

大数据技术的应用,使得高校可以对其数据资源采取完全数据筛选的方式来分析、挖掘隐藏在数据背后的规律,从而能够让我们更真实、更全面地了解学生,促进学生的发展。然而,由于当前人们对大数据的认识尚处于探索阶段,大数据在教育领域的研究才刚刚开始,而且大数据提供的也只是参考答案而非最终答案。因此,要真正的将大数据完美地应用于教育,造福于教育,仍然有很长的路要走,但是只要我们能够开放心态、锐意创新、实事求是,就一定能抓住历史机遇,更好地为打造中国经济升级、全面建成小康社会提供坚强有力的人才支撑和智力支持。

参考文献:

[1]PULSE U G.Big data for development: Challenges & opportunities[M/OL].New York: UN Global Pulse,2012[2016-11-22].http://

[3]蒋远喜,等.新媒体环境下高校学生教育管理的应对机制研究[J].吉林教育学院学报,2011,(9)

[4]刘晶,等.高校贫困生资助政策的效果研究[J].现代教育管理,2013,

第二篇:3D打印机在教育领域的运用

3D打印在学校教育领域的运用

近年来关于3D打印技术在教育领域运用的新闻越来越多。随着智能制造的进一步发展成熟,新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域,3D?打印技术也将被推向更高的层面。3D?打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等趋势。“任何技术都倾向于创造一个新的人类环境”,3D?打印技术也将在教育领域发挥积极的作用。特别是2015年,3D打印走进教育行业成为一种常态。

3D打印将颠覆传统教育方式

事实证明,一些在传统教育中表现不好的学生,主要是因为所学的课程理论性太强,没有兴趣,死记抽象概念让学生通过了考试,但考试过后就很快忘记了,3D打印机可以让枯燥的课程变得生动起来,它是一种同时拥有视觉和触觉的学习方式,具有很强的诱惑力,在触觉学习中,学生不是在黑板或显示器上简单地看文字或图形,而是通过他们的触觉抓住核心概念的三维模型,这样能够吸收和消化知识,使学生不再遗忘所学的课程。英国著名教师戴夫怀特曾经说过:如果你能抓住学生的想象力,你就能抓住他们的注意力。

国内教育行业开始普及3D打印

教育只有与时俱进,才能有所突破。近两三年,国内也越来越多的学校,甚至国家单位开始探索新兴技术在教育领域中的应用,3D打印技术首当其冲。

近年来,很多学校摸索着创新教学模式,把3D打印系统与教学体系相整合。一方面3D打印机可以提高学生在掌握技术方面的优势,提高学生的科技素养。另一方面利用3D打印机打印出来的立体模型,显著提高学生的设计创造能力。目前在教学中应用最普遍的是SLA和FDM两种3D打印技术。

3D打印技术运用到教育领域中的需要解决的问题,如何充分发挥新技术的特点和优势,如何通过技术在教育中的应用体现和提升其价值?

1.3D打印的普及与推广

当前,大多数3D打印机价格还相对昂贵,虽然已经有一些项目积极地推进3D打印机的教育应用,但在整体上,3D打印机在学校的普及还需要一个过程。同时,我国在3D打印技术的培训与推广方面,与其他国家相比还有差距,需要进一步推动新技术的学习,这需要教育行政部门、企业和学校共同努力。2.对教师的要求

教师在3D打印的教育应用中起着重要作用。一方面,教师自身是3D打印的使用者,可以通过3D打印制作个性化的教学模型;另一方面,教师要进行3D打印课程应用的教学设计,帮助和引导学生展开学习活动。因此,这将对教师提出较高的要求,教师需要从技术和教学设计等层面进行学习和提高,做好领路人的角色。

3.教育与教学改革

当前,全球教育领域正在发生着革命性变化,3D打印、大规模在线学习课程等的发展将对教育产生持续的深刻影响。因此,我们需要关注并参与到最新的工业革命和教育变革中,加强创新型人才培养,这是我们未来能够在世界竞争中保持先进地位的根本保证。

3D打印运用到教学课堂上,学生获得的主体体验更加真实、直观。他们切实地参与到教学的各个环节,既是问题的提出者,也是问题的解决者。而老师更像是他们的合作者,跟学生在探究的过程中一起成长。可以想象,这样的教育不正好能培养学生的创新精神、提高学生的实践能力吗?看来,随着科技和经济的发展,3D打印机走进课堂也必定是大势所趋。

未来,3D打印技术将继续在教育行业大展身手

学生创新思维强,接受新事物的能力快的优势,学校开设集设计和3D打印于一体的“边学边做”的课程,把课堂中的许多抽象概念通过让学生动手设计一些由3D打印组件组成的小电路和小装置,变成有趣的课程,3D打印机将激发新一代学生投身科学,数学,工程和设计的热情,造就一批学生工程师。

3D打印机进课堂,能让学生在创新能力和动手实践能力上得到训练,将学生的创意、想象变为现实,将极大发展学生动手和动脑的能力,从而实现学校培养方式的变革。学生可以在电脑面前完成设计,然后通过3D打印机完成制作,让虚拟世界的创作与现实世界的制作实现无缝连接。相信未来,越来越多的学校都会引进3D打印机,帮助学生学习和创新。

第三篇:大数据在培训领域的应用

大数据在培训领域的应用

随着信息技术的普及,人类社会进入到了大数据时代,数据已经渗入到我们生活的每一个角落,衣食住行都离不开数据。所谓的大数据在百度百科上的解释是:在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据具有数据容量巨大,数据种类繁多,数据获取速度快速,数据来源真实,数据具有价值性等特点。从大数据的应用来看,大数据包括横向和纵向两方面的大,可以从时间空间来说,可以从数量与质量来说,也可以主观客观来说,一切我们可视可闻可想的都包含在大数据里。正是有这一种大,才可以在精确定位的“小”行业中提现出大的价值。大数据使市场行业更加细分,人们的行为更佳细分,可以使企业更清晰的明白自己的定位,从时间的跨度上来讲,大数据这是由于这种资源的大量整合,可以使得市场具有前瞻性,而大数据的最终效果是使消费者得到最合理最高效价值最大化实现的满足。

20世纪90年代开始,培训行业在中国发展壮大,尽管现在已经到了一个全面发展的时期,但是培训行业依旧存在大量的问题。培训供求错位,培训没有建立在科学的需求分析上,培训没有针对性,培训项目设置不合理,导致培训效果事倍功半。培训定位模糊,对培训定位不清,致使培训与企业长期发展脱节,培训并没有真正为企业的经营战略做出贡献。培训主体错位,培训只是培训部的事,高层不重视,中层不支持,基层不理解,培训部角色尴尬。培训对象错位,许多企业尽管重视员工培训,却只是关注中基层员工的培训,忽视对高管层的培训。只对中基层员工培训,忽视对高层培训,或者笼统培训管理层,员工的素质愈来愈高,而管理者却没有得到应有的提升。培训方法不当,在培训方法上,企业大多运用传统的模式授课,培训师讲,学员听,从而产生枯燥、效果不好的弊病,使员工失去对培训的兴趣。许多培训师根本没分清培训与教育的界限,培训应是以学习和掌握知识和技能为中心,而关键在于改变学员的技能。

培训定义是一种有组织的知识传递、技能传递、标准传递、信息传递、信念传递、管理训诫行为,培训的目的也是使得这些传递能够实现。在大数据的发展应用之下,无疑为培训发展提供不少有效途径。在大数据时代,最常做的便是将数据产品化,通过对私家车数据的整合,出现了Uber,通过对英语教员的整合,有了现在VIPABC的发展模式,有数据走向产品的案例不胜枚举。在培训领域也可以通过数据实现产品化,比如开发一款可以使用的app,使参与培训的人可以随时随地的利用时间来培训,培训者也可以随时互动。然而这个的实现,必须要依靠大数据,需要前期非常庞大的数据支持,以数据来确定培训的主题,培训的内容,培训的风格,培训的人员,培训的课程等等,而这里大数据可以是通过对很多的学员的调查,对以往培训资料的整合,对同行业的调查,总而言之,离不开大量的数据支持。

在全球化的快速发展下,人才发展已经成为关键,培训的外延拓展到关键人才的界定,能力标准设定,人才评测以及系统性的发展领域,实现这一点必须要对人系统,有差别的培训。运用大数据增强培训针对性显然是不可或缺的,针对性是培训的基本要求,运用大数据,一方面,可以分析培训人员知识储备结构,了解到培训人员哪些方面的专业培训还欠缺,从而有针对性地开展重点专项培训,弥补其专业知识的缺陷;另一方面,可针对性地调训配置学员,改变以往“一锅煮”的方式,做到按需培训、有的放矢,实现组织需求与个体需求的有机统一。同时,通过运用大数据,使人员培训与培训者使用有机结合。通过建立起人员培训的电子档案,使培训管理数字化,通过查看培训档案和分析培训结果,可以动态了解培训人员在若干年内的培训知识储备。除了对被培训者的合理调控以及数据建档,达到学员最大化培训效果之外,通过对培训人员的数据整合,归纳培训人员的知识强项,性格特征,从而帮培训者挑选适合的学员,以及做好自身规划。

大数据的整合使得企业更加清楚自己的定位,明确自己在整个市场中的角色扮演,企业的明确定位又是企业培训的一个重要保证。市场何其之大,人才何其之多,知识何其之广,摆正自己的位置,培训才能有的放矢。运用大数据对公司现状的分析,公司的发展历程的回顾,公司在市场上的定位,才能预估公司未来的发展。公司的发展方向又决定了培训开展的方向,一切又要从自身的定位说起,所以大数据的整合可以使得培训的方向更加明确,企业未来大发展更加明确。

将来的培训的方式由被动向主动转变,培训的内容由普遍竞争向核心竞争转变。这既是对培训人员的要求,也是对企业的要求,而大数据就是这个转换工程中的一个一个媒介,传统的数据诠释宏观、整体的培训情况,用于影响培训的宏观政策与决策;大数据除分析宏观外,可以分析学员个体的课堂教学、实践调研等微观状况,对于调整学员培训行为,实现个体化培训、需求培训等具有重要现实意义,就是从原来的宏观到现在的微观,才实现了培训之间的可交流性,从而使一味的灌输与接收,到培训过程中改变与创新。以前的培训是哪里不会补哪里,但是面对知识经济的挑战和日益激烈的市场竞争,培训仅为补缺是远远不够的,应把挖掘潜力作为培训的重点,把思维变革、观念更新、潜能开发纳入培训的内容,而潜能的开发则是企业发展核心技术的关键,核心技术也是成为企业的核心竞争力,大数据利用将成为提高核心竞争力的关键因素。

运用大数据科学规范培训管理,将大数据技术运用到学员培训管理中,可以建立起立体化的员工培训管理系统,从而实现集中培训、专题培训、网络培训、涉外培训、高端培训等网络化管理目标,实现学员培训管理规范化和科学化。针对培训缺少技术支持,缺乏针对性,资源分配不合理等问题,大数据利用其数量大,范围广,处理速度快的特点,有效的对培训市场的资源进行精确分类,使得培训行业的一些看是杂乱的问题有规律的呈现,使行业再度细分,从而有效的分配资源,达到资源的最大化使用,整合无数微观数据形成的大数据来使得培训工作井井有条。

陈伟明

05-27

第四篇:大数据在教学管理中的运用

大数据在教学管理中的运用

随着大数据时代的崛起,云数据时代的来临,大数据给各行各业的发展模式和决策带来前所未有的革新与挑战,教育行业同样不可避免。当前人们对大数据的认识尚处于初始阶段,特别是大数据在教育领域的研究和实践才刚刚开始,真正的将大数据完美地应用于教育,造福于教育,仍然有很长的路要走,这需要我们共同的努力!

一、何为大数据

《自然》杂志在2008年9月推出了名为“大数据”的封面专栏,讲述了数据在数学、物理、生物、工程及社会经济等多个学科扮演了愈加重要的角色。加里・金说:“这是一场革命,庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程,无论学术界、商界还是政府,所有领域都将开始这种进程。”大数据也称巨量资料,指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具,在合理时间内达到撷取、处理、并整理成为帮助企业更好经营决策的各种资讯,同时与大数据相关的数据存储、数据安全、数据分析等领域也都属于大数据范畴。

二、大数据对教学的影响

中国原始社会时期,“燧人之世,天下多水,故教民以渔”,“宓羲氏之世,天下多兽,故教民以猎”,法家思想的集大成者韩非子也有“世异则事异,事异则备变”的观点,足见教育是需要根据现实变化的。

在教育领域中,大数据除体现传统数据的所有宏观功能外,还能收集分析详尽的微观个性化数据,大数据的优势立显。传统数据诠释宏观、整体的教育状况;大数据用于调整教育行为与实现个性化教育;传统数据来源于阶段性的,针对性的评估,其采样过程可能有系统误差;大数据来源于过程性的,以第三方、技术型的观察采样的方式误差较小。传统数据分析所需要的人才、专业技能以及设施设备都较为普通,易获得;大数据挖掘需要的人才,专业技能以及设施设备要求较高,并且从业者需要有创新意识与挖掘数据的灵感而不是按部就班者。

大数据带来新一轮教育信息化的浪潮已然随着硬件的高速革新和软件的高度智能无法抗拒地推到了我们面前。作为新时期的教育管理者,唯有掌握良好的“冲浪”技术,转变教育思想,及时利用大数据服务学校管理、改革教育教学,提高办学质量。

三、大数据教学管理模式

随着时代的发展,科技的日新月异,以往的教学管理模式正在慢慢退出历史舞台。这种以现代信息技术为支撑,大数据为载体的新型管理模式极大地实现了教育资源的共享与充分利用,促进了工作效率的提升,转变了工作效能,让工作更加具有时效性,科学性,及时性。管理透明化、简约化、信息化。

1、教育大数据管理的模型构建

正如2014年全国教育工作会议提出的,今后一个时期我国教育管理的目标是“加快推进教育治理体系和治理能力现代化”,我国的教育管理模式将发生质的变革,大数据管理模型应运而生。

大数据支撑的教育管理模型:以“主体、对象、资源、目标”为核心要素,建立多级连通共享的教育云,构建教育管理复杂系统,利用云技术处理教育云端大数据,为教育公共服务机构、教师和学生提供全天候多终端个性化需求的教育资源服务、专业发展服务和综合素质发展服务,提升教育资源配置的合理性和公平性,提升教育决策科学化水平。大数据教育管理新模式如右图所示。

在教育管理中,人的因素是重要的教育数据,是一切教育数据的来源。教育资源的配置,首先要进行科学合理的资源基本分类:人才资源、财物资源、知识资源;教育内容、教育理论、教育方法、教育经验等,是教育资源配置中的隐性资源,却是根本资源;技术资源是大数据教育管理的生产力资源,教育技术尤其是教育信息技术、大数据、云技术的应用,是管理主体满足教育服务需要,合理配置教育资源的应用型资源。

2、教育大数据管理的行动路线图

教育大数据管理是一个长远的伟大工程,从当前的教育信息化建设水平和面临的挑战综合考虑,还有相当长的路程要走。我们需要在思想上、理论上和实践上全面推进,迫切需要制订正确而长远的行动路线图如又图所示。

这是三个层级的运行策略:底层是大数据教育管理的基础建设――教育云的建设,各区域应遵循国家教育数据标准,建设分布式教育数据中心(云)――资源库+数据库+数据关系逻辑的建构,为云端教育教学资源配置提供基础硬件支撑,进而建设三层智慧平台――智慧校园、智慧学堂(课堂)和智慧终端(尤其是移动终端)――应用平台建设,同样作为基础层级的是教育资源的大数据挖掘――对教育过程所产生的数据进行统计、分析、建模等处理,为教育管理决策提供数据应用;位于高层的是教育大数据管理的操作系统,从公共服务到学生个体发展,利用大数据进行教育资源的公平配置和个性化供给,推进教育发展与改革,使人人享有优质恰当的教育资源,促进教育的优质可持续发展,推进教育品牌建设和创新提升,形成高效绿色的教育文化。

四、大数据教学管理的优越性

用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新的数据文化正在成形,大数据时代已经来临。顺应大数据时代的发展,教育变革已经进入了一个新的阶段,教育领域将迎来一场前所未有的大变革。

大数据的发展给困境中的教育变革提出了新的挑战。进入大数据时代,依靠言传身教的古代精英式教学和注重快速实效的现代大众式教学正在有效结合,基于数据分析的共享式精准教学不再遥远,按需学习、因材施教将真正成为可能。大数据带来的一系列变革,对新型创新人才的培养提出了更为迫切和现实的要求:日益强大的互联网、多媒体及概念软件、开源软件等为师生提供了更加自由、灵活的学习和探索空间,求知的视野被极大拓宽;日益频繁的师生活动及社会互动被大数据予以记录、分析和共享,教育环境的时空界限和信息隔阂得以打破,长期以来潜伏于数据之下的教育理论和规律将日益凸显和明朗,人才培养将更具灵活性和多样性;学习与生活、教育与社会不再被孤立,学生、学校与现实生活的体验更为接近,学生学习兴趣、学校办学动力将被大大激发。

第五篇:在教学教育领域

在教学教育领域,资源共享、教学网络化、办公自动化无疑是大势所趋,为了让师生之间、教工之间达成互联互通,很多中小学校、大学都需要急需建立校园网,然而在校园局域网建设方面,由于各学校的情况不同,应用方向也有差异,导致在建设方案上有一定的区别,但归根结底,校园局域网的基本方案都相似,因此在部署校园局域网时,很多学校部署校园网方案时都会遇到类似的问题,为了校园内外“班班通”、“室室通”、“校校通”的目的,我们需要掌握校园的的施工、联网、使用与调式等知识,并对不同方案的部署情况进行详细思考,根据学校对信息点的安排和网络应用的需求,制定合理的校园网总体建设规划和实施方案,甚至需要解决一些部署后的实际问题,以满足目前校园局域网的实际应用需求。

一、用什么“线”联网?

在组建校园局域网时,很多用户对交换机、路由器、网卡等设备加以重视,这不可否认是正确的,但有时他们却忽视了一个不起眼的问题,那就是网线,在校园局域网中,一般布线系统有六个子系统组成:建筑群间子系统,设备间子系统,管理区子系统,垂直(主干)子系统,水平子系统,工作区子系统,不同的子系统,设备之间使用的网线也不同,这在很大程度上让用户感到迷茫。一般而言,局域网所使用的连线具有双绞线、同轴电缆、光缆三种,在校园局域网中,需要根据实际情况,选择对应的布线线缆比如对于校园内楼宇间的连接线缆,由于是暴露在室外,常年受到日晒雨林的影响和雷电的干扰,此时使用光缆作传输介质最为适宜。因为光缆具有高带宽,传输距离远,抗干扰能力强、安全性好、抗老化和高寿命等显著特点,此外,就目前大多数校园网的应用情况而言,校园网上承载的传输信息中,多媒体信息的传输量将会越来越大,如多媒体教学,电子阅览、视屏点播等应用,主干网传输介质必须具有承载千兆速率的能力,此时只有光缆才能满足户外主干网的布线需求。对于同轴电缆,由于货源难觅,其成本已超过光缆,比较适合短距离的核心设备连接,比如交换机与路由器的连接线缆。

校园网为园区网,楼群间子系统采用光缆连接,可提供千兆位的带宽,有充分的扩展余地,如果选择双绞线,由于没有屏蔽层,在室外很容易感应雷电而产生干扰,甚至损坏设备。双绞线因受室外恶劣环景的影响,容易老化,寿命短。而且双绞线不容许超过100米,它不适合作连接楼与楼之间的主干电缆。不过对于校园室内的布线介质,由于需要管理区子系统并入设备间子系统,集中管理,所以线缆的长度比较大,由于光缆价格昂贵,选择双绞线是比较实际的,而且目前的屏蔽双绞铜线(STP)的抗干扰和传输距离比较好,不仅可支持一般的学校信息管理应用对网络传输带宽的要求,而且完全支持MPEG-2等格式的多媒体信息传输。在校园网局域网中,常用的网络协议有NetBEUI、IPX/SPX和TCP/IP三种,在实际组网时,到底选择哪种网络协议,需要根据校园网的实际规模、网络应用需求、网络平台兼容性和网络管理等情况而定。其中NetBEUI协议是为中小局域网设计,它是用Single-Partnames定义网络节点,不支持多网段网络(不可路由),但具有安装非常简单、不需要进行配置、占用内存少等特点,因而对于中小学校的局域网而言,由于机器性能比较低,往往只安装了比老的Windows 95/98/NT系统,只是为了简单的文件和设备共享,并且暂时没有对外连接的需要,此时建议选择NetBEUI协议进行组网。

对于大学校园局域网而言,由于存在多个网段或要通过路由器与外部相连,加之学校配备的电脑性能比较好,此时NetBEUI协议就无法满足组网需求,建议选择IPX/SPX或TCP/IP协议组网,其中IPX/SPX 协议在复杂环境下具有很强的适应性,具有强大的路由功能,适合于大型网络使用,不过它局限于使用在NetWare网络环境中,在Windows网络环境中无法直接使用IPX/SPX通信协议。不过为了实现与NetWare平台的互联,Windows 系统提供了两个IPX/SPX兼容协议:NWLink SPX/SPX和NWLink NetBIOS,前者只能作为客户端的协议实现对NetWare服务器访问,而后者可在NetWare平台与Windows平台之间传递信息,也能够作为Windows系统之间的通信协议。尽管如此,大多数学生、教师依然习惯使用Windows平台,此时校园网选择TCP/IP协议是必然趋势,无论在局域网、广域网还是Internet,无论是Unix系统或Windows平台,TCP/IP协议都可以实现校园网的组网需要,TCP/IP是一种可路由协议,它采用一种分级的命名规则,通过给每个网络节点配置一个IP地址、一个子网掩码、一个网关和一个主机名,使得它容易确定网络和子网段之间的关系,获得很好的网络适应性、可管理性和较高的网络带宽使用效率。不过TCP/IP协议的配置和管理比NetBEUI 和IPX/SPX 更复杂,并且占用系统资源更多,所以对于机器性能不高或维护知识不够的中小学校,TCP/IP协议在校园网中存在一定的使用门槛。很多中小学校、大学分校依然存在着多个局域网没有互联的情况,此时如果重新进行校园网布局,不仅增加了建设成本,而且对于维护也带来一定麻烦。为此,学校应该使用适当的网络设备,实现多个局域网的互联,让学生、教师、办公人员可以进行资源共享、网络互通的目的。比如某中学希望将校园网和教师楼LAN连接起来,而校园网和教师楼LAN之间距离为500米,此时可以使用廉价的10base5方法互联,互联时使用直径10mm的50欧姆粗同轴电缆,每个网段允许有100个站点,每个网段最大允许距离为500m,可以由5个500m长的网段和4个中继器组成,不过这种互联方案存在一定的局限性,只适合校园内部的局域网互联,因而无法满足大学分校局域网互连的需要。

如果是大学校园网,由于有多个分校,希望将每个分校的局域网进行互联,此时采用无线路由器或无线AP进行互联,不过无线设备投入成本高,传输速率损失严重,而且安全性也没有保障,此时建议采用更为廉价的VPN方案,它可以通过特殊的加密通讯协议,在连接在Internet上的位于不同地方的两个或多个校园内部网之间建立一条专有的通讯线路,就好比是架设了一条专线一样,但是它并不需要真正的去铺设光缆之类的物理线路,这就好比去电信局申请专线,但不用给铺设线路的费用,也不用购买路由器等硬件设备,而且网络之间的数据交换非常安全,只需选择支持VPN功能的交换机,防火墙设备,就可以实现多校园网局域网之间的互联。

在很多大学校园网中,学生寝室、教师宿舍都与主干网互联,在上网高峰阶段,一些用户进行BT下载或玩网络游戏,使得局域网资源大量占用,造成校园网出口带宽严重不足,速度极慢,给正常的工作带来了严重的影响,甚至会造成校园网瘫痪的尴尬局面,为此,校方可以通过在主服务器上安装流量控制软件,让他们不要使用在线播放音视频或在线游戏,如发现者,则封IP 断网24小时,如果觉得占用系统资源,也可以使用具有网管功能的交换机,通过交换机内置的控制程序,对局域网内的所有机器进行流量权限限制使用。

在校园局域网中,远程控制可能是最常见的教学应用,它可以提高工作效率,充分发挥校内电教设备的利用率,以及加强校园内电教设备的管理。比如校园广播系统,可以播放出操、升旗音乐,上下课音乐铃声,课间背景音乐,进行德育教育和外语教学、自办节目等,比如大型活动、临时通知等,往往需要电教员跑到广播室放音,而且由于放音人员离现声较远,很难看清现场的动态,有时会出现错误,带来不必要损失。远程控制就解决了问题,只须现场有一根网线就可以在现场控制远在广播室的电脑放音。如果现场没有连接到广播室的话筒线,还可以通过网络上的语音软件与广播室的电脑进行对话,达到话筒的功能,声音同样能在广播中听到。

为了实现所有设备的远程控制,要给每台电脑都装网卡,接入校园局域网。内部网络布线到每个教室和办公室,教师每人一台笔记本电脑,局域网内部建议使用一台远程控制服务器,可以让兼职的网管教师在自己的办公室或者学校的其它电脑上完成各项管理工作。实际组网时,主控电脑连接校园广播自动播放系统(一个由一台电脑通过端口命令管理系统电源开关的单片机。),然后在服务器、广播主控电脑、电视编辑机上装好被控端软件,添加一个用户和密码。安装语音通话软件(如MSN、局域网会议系统、企业QQ、NETMEETING等),在其它电脑上安装主控端软件,语音通话软件。如果有通知或者讲话,只要在此同时打开两台电脑的语音软件就可以了。在校园网局域网中,经常遇到一些使用和维护上的问题,比如网卡在重启时正常检测,但不能同其他机器互联。这主要是由于子网掩码或IP地址配置错误、网线不通、网络协议不对、路由不对等几种情况。解决方法是首先ping本网卡的回送地址(127.0.0.1),若通,则说明本机TCP/IP工作正常;若不通,则需重新配置并重新启动电脑。有些网卡缺省设置其速率为100M,也会导致网络不通,需要根据所连交换机的速率,将其速率设置为10M、100M或设成自适应网线速率。

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